Aplicaciones de bombas para lodos en la industria papelera: condiciones del proceso, selección de la bomba y compatibilidad de materiales.

La industria papelera abarca mucho más que la preparación de la pulpa y la producción de papel. Procesos como la manipulación de la materia prima, el cribado de la pulpa, el tratamiento de aguas residuales, la transferencia de lodos y el procesamiento de cargas minerales implican el movimiento de líquidos que contienen sólidos en suspensión, partículas abrasivas o materiales fibrosos.

En estas aplicaciones, las bombas centrífugas para lodos desempeñan un papel importante en la transferencia de fluidos abrasivos y con alto contenido de sólidos. Sin embargo, no todos los líquidos de pulpa o de proceso son adecuados para una bomba de lodos convencional. La selección correcta depende de las propiedades del medio, incluyendo la concentración de sólidos, el tamaño de partícula, las características de las fibras, la abrasividad, la corrosividad y la viscosidad.

Este artículo examina dónde se pueden utilizar las bombas de lodos en la industria papelera, qué tipos de fluidos de proceso son adecuados para el bombeo de lodos y cómo seleccionar el tipo de bomba, los materiales de la parte húmeda y el sistema de sellado apropiados.

1. ¿Por qué se utilizan bombas de lodos en la industria papelera?

Las fábricas de papel manejan una amplia variedad de fluidos de proceso. Algunos contienen agua relativamente limpia y fibras cortas, mientras que otros transportan arena, partículas minerales, fragmentos de corteza, residuos de fibra y lodos de aguas residuales.

Estos materiales sólidos pueden provocar desgaste, obstrucciones y una menor eficiencia de bombeo si se selecciona la bomba incorrecta.

Una bomba de agua convencional puede no ser adecuada para fluidos que contengan cantidades significativas de sólidos abrasivos. En cambio, una bomba para lodos está diseñada con componentes hidráulicos robustos y materiales resistentes al desgaste para manejar mezclas sólido-líquido exigentes.

Las características típicas que pueden requerir una bomba de lodos incluyen:

• Partículas sólidas en suspensión que pueden provocar desgaste abrasivo.

• Arena, gravilla y otros contaminantes duros.

• Materiales de base mineral como el carbonato de calcio y el caolín.

• Aguas residuales que contienen residuos fibrosos e impurezas sólidas.

• Lodos con fluidez y características de partículas adecuadas.

El objetivo principal de utilizar una bomba de lodos en estas aplicaciones es mantener un manejo fiable de los sólidos, al tiempo que se reduce el mantenimiento relacionado con el desgaste y el tiempo de inactividad no planificado.

2. Principales aplicaciones de las bombas de lodos en la industria papelera

La idoneidad de una bomba de lodos varía según el proceso y las características del fluido transportado. Las siguientes aplicaciones merecen ser consideradas.

2.1 Cribado de la pulpa y eliminación de arena

Durante la preparación y el cribado de la pulpa, pueden entrar en el proceso materiales no deseados como arena, gravilla y otros contaminantes pesados.

Estas partículas pueden dañar los componentes convencionales de las bombas, en particular el impulsor y la carcasa.

Se pueden considerar bombas de lodos de alta resistencia para transferir corrientes de rechazo abrasivas y fluidos adecuados con alto contenido de sólidos procedentes de procesos de cribado y limpieza.

Al seleccionar una bomba para esta aplicación, los ingenieros deben tener en cuenta lo siguiente:

• Concentración de arena y gravilla.

• Tamaño máximo de partícula.

• Dureza y abrasividad de las partículas.

• Contenido de fibras y posible enredo.

• Caudal requerido y presión de descarga.

Para fluidos que contienen cantidades significativas de fibras largas, una bomba diseñada específicamente para el manejo de pulpa puede ser más apropiada que una bomba convencional para lodos de minería.

2.2 Tratamiento de aguas residuales de la fábrica de papel

El tratamiento de aguas residuales es una de las posibles áreas de aplicación de las bombas de lodos en las fábricas de papel.

Las aguas residuales de la fabricación de papel pueden contener fragmentos de fibra, cargas, sólidos en suspensión, arena y otros residuos del proceso. Dependiendo de la etapa de tratamiento, estos materiales pueden generar condiciones abrasivas dentro del sistema de bombeo.

Las bombas de lodos pueden utilizarse para transferir:

• Aguas residuales que contienen sólidos en suspensión.

• Sólidos sedimentados y arena.

• Aguas residuales que contienen fibras y que presentan características de flujo adecuadas.

• Lodos abrasivos y residuos de procesos.

La selección de la bomba debe basarse en el contenido real de sólidos, el tamaño de las partículas, la composición química de las aguas residuales y las condiciones de funcionamiento.

Para aguas residuales con bajo contenido de sólidos y poca abrasión, una bomba de aguas residuales convencional puede resultar más económica. Una bomba de lodos cobra mayor relevancia cuando las partículas sólidas y el desgaste abrasivo representan un problema importante.

2.3 Transferencia de lodos en plantas de tratamiento de aguas residuales de fábricas de papel

Los lodos se generan durante las diferentes etapas del tratamiento de aguas residuales, incluyendo la sedimentación y otros procesos de separación sólido-líquido.

Sus propiedades pueden variar considerablemente según el proceso de tratamiento. Algunos lodos son relativamente diluidos y bombeables, mientras que otros tipos presentan mayores concentraciones de sólidos, mayor viscosidad y un comportamiento de flujo más complejo.

Las bombas centrífugas para lodos pueden ser adecuadas para ciertas tareas de transferencia de lodos cuando el medio tiene una fluidez adecuada y no contiene fibras largas excesivas ni sólidos de gran tamaño.

Antes de seleccionar una bomba, se deben evaluar los siguientes parámetros:

• Concentración total de sólidos.

• Densidad y viscosidad del lodo.

• Contenido de fibra y partículas.

• Temperatura y composición química.

• Caudal requerido y altura dinámica total.

Para lodos muy viscosos o que no fluyen, las bombas de desplazamiento positivo pueden ser más adecuadas que las bombas centrífugas para lodos.

2.4 Manejo de arena, gravilla y residuos de proceso

La arena y otras partículas duras pueden entrar en los sistemas de las fábricas de papel a través de la preparación de la materia prima, la circulación del agua y las operaciones de limpieza del proceso.

Estas partículas pueden acumularse en fosas de recolección, sumideros y sistemas de separación.

Cuando sea necesario transferir este tipo de materiales, las bombas de lodos de alta resistencia pueden proporcionar una solución adecuada, siempre que el tamaño y la concentración de las partículas se encuentren dentro de los límites hidráulicos y mecánicos de la bomba.

Para aplicaciones que involucren partículas sólidas de mayor tamaño, se pueden considerar bombas para grava. Su selección debe tener en cuenta el tamaño máximo de partícula, la densidad relativa, el caudal requerido y las condiciones de succión disponibles.

2.5 Transferencia de relleno mineral y material de recubrimiento

En la producción de papel se utilizan materiales minerales como el carbonato de calcio y el caolín para mejorar las propiedades del papel, incluyendo el brillo, la suavidad y la capacidad de impresión.

Estos materiales se suelen manipular en forma de suspensiones líquidas.

Debido a que las partículas minerales pueden ser abrasivas, al seleccionar una bomba se debe tener en cuenta su tamaño, concentración, dureza y compatibilidad química con los materiales de la parte húmeda de la bomba.

Las bombas para lodos pueden evaluarse para ciertas aplicaciones de transferencia de rellenos minerales, especialmente cuando el desgaste abrasivo es una preocupación importante.

Sin embargo, no todos los materiales de recubrimiento son adecuados para las bombas centrífugas convencionales para lodos. Los recubrimientos de alta viscosidad, las soluciones de almidón y las formulaciones químicas especializadas pueden requerir otras tecnologías de bombeo.

3. ¿Qué lodos de la industria papelera son adecuados para bombas centrífugas de lodos?

La sola presencia de sólidos no determina si una bomba de lodos es adecuada.

Los factores más importantes son las propiedades físicas y químicas del medio.

Es fundamental establecer una distinción clave entre las suspensiones minerales abrasivas y las suspensiones de pulpa fibrosa.

Una bomba convencional para lodos de alta resistencia está diseñada principalmente para manejar partículas sólidas y mezclas abrasivas. Una bomba específica para pulpa está diseñada en función de las características de flujo y los requisitos de manejo de fibras de la pulpa de papel.

Por lo tanto, no se debe seleccionar automáticamente una bomba de lodos para todas las aplicaciones en fábricas de papel que involucren pulpa o fibras.

4. Cómo seleccionar la bomba de lodos adecuada para aplicaciones en fábricas de papel

Tras confirmar que el fluido es apto para el bombeo centrífugo de lodos, el siguiente paso es determinar la configuración de la bomba.

4.1 Seleccione el tipo de bomba según las condiciones de instalación y funcionamiento.

Las diferentes aplicaciones en las fábricas de papel requieren diferentes estructuras de bombeo.

Bombas horizontales para lodos

Las bombas horizontales de alta resistencia para lodos se suelen utilizar en tuberías de proceso, transferencia de aguas residuales, lodos abrasivos y otras tareas de bombeo continuo.

La serie AH/AHR es adecuada para evaluar aplicaciones que implican mezclas sólido-líquido abrasivas, con configuraciones de extremo húmedo de metal o elastómero seleccionadas según el medio.

Bombas de grava

Para aplicaciones que impliquen partículas sólidas de mayor tamaño, arena, gravilla o residuos de procesos gruesos, se puede considerar el uso de una bomba de grava.

La serie G/GH está diseñada para aplicaciones exigentes de manejo de sólidos. El tamaño máximo de partícula y las condiciones de flujo requeridas deben verificarse en función del modelo de bomba específico.

Bombas de achique verticales

Cuando los líquidos de proceso se acumulan en fosas, sumideros o tanques subterráneos, las bombas de sumidero verticales pueden ofrecer una alternativa a las instalaciones horizontales.

La serie SP/SV puede evaluarse para aplicaciones de manipulación de sólidos sumergidos.

La serie SP no requiere un sello de eje convencional ni un sistema de agua con sello de eje externo, lo que la hace útil para ciertas aplicaciones en sumideros.

La selección final también debe tener en cuenta el nivel del líquido, la profundidad de inmersión, la acumulación de sólidos y la posibilidad de que las fibras se enreden.

4.2 Considerar la concentración de sólidos, el tamaño de partícula y las características de la fibra.

La concentración de sólidos es un parámetro de selección importante, pero no debe considerarse de forma independiente.

Dos suspensiones con la misma concentración de sólidos pueden tener características de bombeo muy diferentes debido a que difieren en el tamaño, la forma, la densidad y el contenido de fibra de sus partículas.

Por ejemplo:

• Las aguas residuales que contienen arena requieren atención a la resistencia a la abrasión y al paso de partículas.

• Las suspensiones minerales finas requieren tener en cuenta la concentración de sólidos, la viscosidad y el desgaste.

• Las aguas residuales que contienen fibras requieren atención al paso del impulsor y a la posibilidad de acumulación de fibras.

• La pulpa fibrosa altamente concentrada puede requerir equipos de bombeo de pulpa especializados.

La bomba debe seleccionarse en función del medio específico, en lugar de una clasificación general de concentración.

4.3 Calcular el caudal requerido y la carga dinámica total

El caudal requerido y la altura dinámica total son parámetros fundamentales para la selección de la bomba.

Los ingenieros deben tener en cuenta lo siguiente:

• Caudal operativo requerido.

• Altura de elevación estática.

• Longitud y diámetro de la tubería.

• Pérdidas por fricción y resistencia local.

• Número de codos, válvulas y accesorios.

• Cambios en las condiciones de funcionamiento.

En el caso de lodos abrasivos, la velocidad de la tubería debe ser suficiente para evitar la sedimentación no deseada de partículas, pero una velocidad excesiva puede aumentar el desgaste y el consumo de energía.

El punto de funcionamiento de la bomba debe evaluarse en función de la curva real del sistema, en lugar de seleccionarse únicamente a partir del tamaño nominal del caudal de la bomba.

5. Cómo elegir los materiales para la sección húmeda de las suspensiones en la fábrica de papel.

La selección de materiales es fundamental porque los fluidos utilizados en los procesos de las fábricas de papel pueden contener sólidos abrasivos, productos químicos corrosivos o ambos.

El material adecuado depende del mecanismo de fallo predominante.

5.1 Aleación de alto contenido en cromo

El hierro blanco con alto contenido de cromo se utiliza comúnmente para los componentes de las bombas de lodos expuestos a partículas minerales abrasivas.

Puede considerarse para aplicaciones que impliquen:

• Arena y gravilla.

• Partículas minerales duras.

• Aguas residuales abrasivas.

• Determinadas suspensiones de relleno mineral.

Las aleaciones con alto contenido de cromo ofrecen una buena resistencia a la abrasión, pero no son una solución universal para entornos químicamente agresivos.

Su resistencia a la corrosión debe comprobarse en función del medio, la temperatura y la composición química reales.

5.2 Caucho natural y otros elastómeros

Los componentes de las bombas de lodos revestidos de caucho pueden considerarse para ciertas aplicaciones que implican partículas finas y condiciones químicas adecuadas.

Pueden ser adecuados para determinadas aguas residuales con partículas finas y lodos minerales.

Sin embargo, la compatibilidad del caucho depende del tamaño y la forma de las partículas, la temperatura y la exposición a productos químicos.

Las partículas gruesas o afiladas, las altas temperaturas y los productos químicos incompatibles pueden limitar el uso de materiales elastoméricos.

5.3 Acero inoxidable y aleaciones resistentes a la corrosión

Algunos fluidos utilizados en los procesos de las fábricas de papel contienen productos químicos ácidos o alcalinos, cloruros y otras sustancias corrosivas.

En estas aplicaciones, la resistencia a la corrosión debe evaluarse junto con la resistencia a la abrasión.

Dependiendo de:

• valor de pH.

• Concentración de cloruro.

• Temperatura de funcionamiento.

• Composición química.

• Condiciones oxidantes o reductoras.

En el caso de fluidos con propiedades abrasivas y corrosivas, la selección del material debe basarse en la combinación de los mecanismos de desgaste y corrosión.

No se debe asumir que un mismo material es adecuado para todas las aguas residuales de las fábricas de papel, el licor negro, el licor verde o los flujos del proceso de blanqueo.

6. Elección del sistema de sellado del eje adecuado

El sistema de sellado debe seleccionarse en función del medio, la presión de funcionamiento, la temperatura y los requisitos de mantenimiento.

6.1 Sello de la glándula

Los sellos de prensaestopas se utilizan comúnmente en aplicaciones de bombas de lodos de servicio pesado.

Entre sus ventajas se incluyen una construcción relativamente sencilla y un mantenimiento conveniente.

Sin embargo, las juntas de estanqueidad generalmente requieren un lavado o lubricación adecuados para controlar las fugas y reducir el desgaste del manguito del eje.

En el caso de las aguas residuales de las fábricas de papel y los lodos abrasivos, el sistema de lavado debe diseñarse de acuerdo con los sólidos reales y las condiciones de funcionamiento.

6.2 Sello mecánico

Los sellos mecánicos pueden reducir las fugas y son adecuados para aplicaciones donde se requiere un rendimiento de sellado controlado.

Sin embargo, las partículas en suspensión, las fibras y los sólidos abrasivos pueden afectar a las superficies de sellado.

Por lo tanto, es necesario seleccionar cuidadosamente el material de sellado, el sistema de lavado y el sistema auxiliar.

6.3 Sello mecánico doble

Para determinadas aplicaciones corrosivas o sensibles al medio ambiente, puede considerarse la posibilidad de utilizar un doble sello mecánico con un sistema de fluido de barrera o amortiguador adecuado.

Este sistema puede proporcionar un control adicional de las fugas, pero también requiere equipos auxiliares y un sistema de monitorización adecuados.

La elección entre juntas de estanqueidad y juntas mecánicas debe basarse en las condiciones reales de funcionamiento, en lugar de asumir que un sistema de sellado es siempre superior a otro.

En el caso de las bombas sumergibles verticales, es necesario verificar el sistema de sellado del eje según el diseño específico de la bomba. La serie SP, por ejemplo, no requiere un sello de eje convencional.

7. Problemas comunes causados ​​por la selección incorrecta de la bomba de lodos

Una selección incorrecta de la bomba puede ocasionar mayores costos de mantenimiento, una menor eficiencia de producción y tiempos de inactividad inesperados.

Los problemas comunes incluyen:

Desgaste excesivo de los impulsores y revestimientos.

Esto puede ocurrir cuando las partículas abrasivas están más concentradas o son más duras de lo previsto inicialmente, o cuando la bomba funciona en condiciones hidráulicas inadecuadas.

Acumulación y bloqueo de fibras

Las fibras largas pueden enredarse alrededor del impulsor o acumularse en conductos estrechos si la bomba no está diseñada para fluidos fibrosos.

Caudal insuficiente

Un dimensionamiento incorrecto de la bomba, una resistencia subestimada de la tubería o no tener en cuenta las propiedades de la suspensión pueden provocar un caudal real insuficiente.

Fuga del sello

Un enjuague inadecuado, partículas abrasivas, una selección incorrecta del sello o condiciones de funcionamiento inapropiadas pueden acelerar el desgaste del sello.

Alto consumo de energía

Las bombas sobredimensionadas, el funcionamiento lejos del punto de máxima eficiencia y la excesiva resistencia de las tuberías pueden aumentar los costes operativos.

Para evitar estos problemas, la selección de la bomba debe basarse en datos precisos del proceso y en las propiedades reales del fluido transportado.

8. ¿Qué información se requiere para la selección de bombas de lodos en fábricas de papel?

Al solicitar un presupuesto para una bomba de lodos, proporcionar información operativa completa ayuda al fabricante a evaluar la aplicación y recomendar una configuración adecuada.

La siguiente información es particularmente importante:

Para aplicaciones que implican partículas abrasivas, la dureza y la forma de las partículas también son útiles.

En el caso de los medios fibrosos, conviene aclarar la longitud de las fibras y el potencial de enredo.

En el caso de fluidos de proceso corrosivos, la composición química y la temperatura de funcionamiento son esenciales para seleccionar los materiales adecuados para la parte húmeda y los sistemas de sellado.

9. Soluciones de bombas de lodos CNSME para la industria papelera

CNSME PUMP se especializa en bombas centrífugas para lodos de alta resistencia y piezas de desgaste para aplicaciones industriales exigentes.

Para la industria papelera, las soluciones de bombeo de CNSME pueden evaluarse para determinadas tareas de proceso que impliquen aguas residuales abrasivas, fluidos que contengan arena, lodos adecuados y transferencia de lodos a base de minerales.

En función de las condiciones de funcionamiento y los requisitos de instalación, se pueden considerar las siguientes series de productos:

• AH/AHR Bombas horizontales para lodos : Para mezclas sólido-líquido abrasivas adecuadas y aguas residuales de procesos.

• Bombas para grava G/GH: Para aplicaciones que implican partículas sólidas de mayor tamaño y requisitos exigentes para el manejo de sólidos.

• Bombas verticales sumergibles SP/SV: Para bombeo sumergido desde pozos de recogida, sumideros y depósitos que contengan fluidos con sólidos en suspensión.

Se encuentran disponibles configuraciones de extremo húmedo de metal y elastómero para diferentes condiciones de desgaste, sujetas a la compatibilidad química y a los requisitos de la aplicación.

Para pulpa de fibra larga, pulpa de alta consistencia, recubrimientos de alta viscosidad y líquidos de proceso químicamente agresivos, la aplicación debe revisarse cuidadosamente para determinar si una bomba centrífuga convencional para lodos es apropiada o si se requiere un equipo de bombeo especializado.

Al comprender el medio real y las condiciones de funcionamiento, CNSME puede ayudar a evaluar las configuraciones adecuadas de bombas de lodos para aplicaciones en fábricas de papel.

Contacte con CNSME BOMBA

Si busca una bomba para lodos destinada a un sistema de aguas residuales de una fábrica de papel, lodos de procesos abrasivos, fluidos que contengan arena o aplicaciones de transferencia de lodos, póngase en contacto con CNSME PUMP e indíquenos sus parámetros de funcionamiento.

Nuestro equipo puede analizar las características del fluido, el caudal requerido, la altura de bombeo, la disposición de la instalación y los requisitos de materiales para evaluar la solución de bombeo más adecuada.